Цифровой фазометр

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДНЕЛЬСТВУ Сфеи СоветскниСоциалистнческниРеспублик и 918881(22) Заявлено 16. 05. 80. (21) 2924087/18-21с присоединением заявки РйС 01 К 25/00 Геоудврствеииый комитет СССР ио делам изобретеиий и открытий(23) Приоритет Опубликовано 07.04 82Бюллетень М 13 Дата опубликования описания 07. 04 .82(53) УД К б 21. 317. , .77(088 8) Красноярский политехническии ин Заявител ОВОЙ ФАЗОИЕТР Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и предназначено для измерения параметров систем импульсно-фазового управления вентиль" ными преобразователями.По основному авт. св. Ю 543885 известен цифровой фазометр, содержа" щий входной блок, умножитель частоты, блок совпадения, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами входного блока и умножителя частоты, а выход подключен ке входу. счетчика, делитель частоты, вход которого соединен с шиной опорноге сигнала, а,выход - со входом умноеителя частоты и блок отсчета числа измерений, вход которого соединен с шиной измеряемого сигнала, а выход подключен к третьему входу блока совпаде- н ия 11.Однако устройство имеет значитель" ую погрешность определения измеряе" ого значения фазы, обусловленную ложым переходом через нулевой уровень опорного сигнала из-за помех и искаже" ний формы напряжения.Цель изобретения - повышение точности измерения.Поставленная цель достигается тем, что в цифровой фазометр, содержащий входной блок, умножитель частоты, блок совпадения, первый и второй входы ко" торого соединены соответственно с вы" ходами входного блока и умножителя частоты, а выход подключен ко входу счетчика, делитель частоты, вход которого соединен с входным блоком, а вы" ход - со входом умножителя частоты и блок отсчета числа измерений, вход ко" торого соединен с входным блоком, а выход подключен к третьему входу бло" ка совпадения, введены формирователь периода, измеритель ортогональных составляющих и вычислительный блок, причем входы формирователя периода. и вход измерителя ортогональных составляющих обьединены и соединены с шиной опорного напряжения, выход формирователяпериода соединен с входом блока отсчета числа измерений, выход которогоподключен к управляющим входам вычислительного блока и измерителя ортого- .нал ьных соста ВляЮщих Выходы которо Го 5соединены с первым и вторым входамивычислительного блока, третий входкоторого соединен с выходом счетчика,На Фиг. 1 представлена структурнаясхема Фазометра; на фиг. 2 - диаграммы, поясняющие работу фазометра.Цифровой Фазометр содержит входнойблок 1, первый вход которого соединенс делителем 2 частоты, а второй входс блоком 3 отсчета числа измерений. 15Выход делителя 2 частоты подключен квходу умножителя 4 частоты, выход которого, а также выходы входного бло-ка 1 и блока 3 отсчета числа измерений подключены к соответствующим20входам блока 5 совпадений, соединенного последовательно со счетчикомб. Вход Формирователя 7 периода соединен с входом измерителя 8 ортогональных составляющих, выходы которого25подключены к первому и второму входамвычислительного блока 9, третий входкоторого соединен с выходом счет 4 икаб. Выход блока 3 отсчета числа измерений подключен к управляющим входам30измерителя 8 ортогональных составляющих и вычислительного блока 9.Работа устройства начинается смомента появления сигнала на выходе.формирователя 7 периода. Этот сигналпоступает на входной блок 1, которыйформирует импульсы с длительностью,пропорциональной джазовому сдвигу сигна-.ла управления относительно моментапоявления сигнала на выходе Формирователя 7 периода. Одновременно сигнал40управления поступает на вход делителя2, имеющего коэффициент .деления и,выход которого подключен ко входуумножителя 4 .с коэффициентом умножения щ, причем и и щ выбраны взаимнопростыми числами, а выходные импульсыумножителя частоты поступают на входблока 5 совпадений,, Блок 3 .отсчета числа измерений,производит отсчет числа измерений, 50количество которых равно коэффициентуделения делителя 2, т,е. и, или кратно ему. Отсчет числа измерений производится путем подсчета числа периодовнапряжения на выходе формирователя 7 55периода, соответствующих началам формирования каждого из периодов опорного напряжения, В течении и периодов частоты опорного сигнала импульсы свыходом блока 5 совпадений могут проходить на счетчик 6. После окончанияи-го измерения на выходе счетчика 6образуется цифровой код, пропорциональный измеренному сдвигу фаз Ф 1 междусигналом управления и началом периодаопорного напряжения,Одновременно с началом описанногопроцесса измерения фазового сдвигамежду сигналом управления и началомФормирования периода опорного напряжения на интервале времени равном ипериодов опорного напряжения происходит измерение амплитуд ортогональныхсоставляющих первой гармоники опорного напряжения, которые после окончания и-го периода по сигналу с выхода блока 3 отсчета числа измеренийвводятся одновременно с выходным кодом счетчика б в вычислительный блок9, где происходит вычисление фазово-го угла Ю сигнала управления относительно начала положительного полупериода первой гармоники опорного напряжения- Ф + агс 11; - ",Вгде М - фазовый угол сигнала управления относительно начала выделенного периода;Ь 1- квадратурная составляющая;В - синфазная составляющая опорного напряжения на периоде, выделенном Формирователем 7 периода.Расположение первой гармоники опорного напряжения на ортогональные составляющие производится относительноначала выделенного Формирователем 7периода этого напряжения (точка СФна фи г. 2 б) . Сигнал, соот ветст вующийначалу сформированного периода(фи г. 2 в), на котором прои з водитсяразложение первой гармоники опорногонапряжения на ортогональные составляющие, поступает с формирователя 7 периода на измеритель 8 ортогональныхсоставляющих через блок 3 отсчета чис.ла измерений. Разложение первой гармоники опорного напряжения на ортого.нальные. составляющие производитсяизмерителем 8 ортогональных составляющих.формирователь 7 периода позволяетисключить влияние лржных нулей,Это достигается тем, что относительно начала выделенного с помощьюформирователя 7 периода интервалавремени, равного периоду опорного напряжения (отрезок Т на фиг. 2 в), происходит измерение фазового положения сигнала управления (угол 9 на фиг, 2 в) и выделение ортогональных составляющих первой гармоники опорного напряжения (фиг, 2 г), по которым вычисляется в вычислительном блоке 9 угол(фиг. 26). Формирователь 7 периода может быть постро О ен по принципу фазовой автоподстрой- ки частоты, позволяющей следить за частотой и периодом опорного напряжения практически с абсолютной точ" ностью. 15Формирование синфазной и квадратур ной составляющих первой гармоники опорного напряжения и измерение ам" плитуд этих составляющих происходит в измерителе 8 ортогональных состав- го ляющих. Измеренные амплитуды синфазн й и квадратурной составляющих поступает в вычислительный блок 9.Начало сформированного интервала времени, равного периоду опорного на пряжения, имеет произвольное фазовое положение относительно начала положительного полупериода первой гармоники опорного напряжения, цто следу ет из принципа действия системы фа-, зо зовой автоподстройки частоты. Поэтому фазовый угол ц" сигнала управления относительно начала положительного полупериода первой гармоники отличается от фазового угла Ч 1 сигнала управления относительно начала выде- : гс 1 Ж ленного периода,на величину Ч=бгс 1 ф которая является промежуточным результатом вычисления в блоке 9.Введение новых функциональных 4 узлов и их связей позволяет при определении фазового положения сигнала управления исключить влияние ложных нулей искаженного входного опор" ного напряжения. При этом измерение фазового положения сигнала управления сводится к раздельному измерению его фазового положения относительно начала выделенного периода опорного напряжения и измерению амплитуд ортогональных составляющих первой гармоники опорного напряжения на этом периоде, по которым вычислительный блок вырабатывает сигнал, пропорциональный фазе сигнала управления относи - тельно начала положительного полу- периода первой гармоники входного сигнала, т.е. позволяет повысить точность результатов определения фазового полсжения сигнала управления относительно опорного синусоидального напряжения в условиях наличия помехи, в частности коммутационных провалов напряжения в промышленных сетях с нелинейной и резко,переменной нагрузкой,Формула изобретенияЦифровой фазометр по авт.св.5 ч 3885 о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены формирователь периода, измеритель ортогональных составляющих и вычислительный блок, причем входы формирователя периода и измерителя ортогональных составляющих объединены и соединены с шиной опорного напряжения, выход формирователя периода соединен с входом блока отсчета числа измерений, выход которого подключен к управляющим входам вычислительного блока и измерителя ортогональных составляющих, выходы которого соединены с первым и вторым входами вычислительного блока, третий вход которого соединен с выходом счетчика.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР М 93885, кл. С 01 й 25/00, 27.01,76.918881 Составитель Н. АгееваРедактор Н. Бобкова Техред И. Гергель Корректи А Ференц каэ 2 о Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная,/28 Тираж 719ВНИИПИ Государственнпо делам изобретен 13035, Москва, Ж, Р Подпискомитета СССРоткрытийкая наб.,д. М